Des scientifiques de l’Université de Tsukuba ont obtenu une nouvelle équation théorique pour la propagation des ondes ultrasonores à travers des liquides contenant des bulles encapsulées. Ils ont découvert que la compressibilité de la coque de la bulle était essentielle pour prédire avec précision le comportement des ondes sonores. Ces travaux pourraient conduire à une résolution améliorée de l’imagerie par ultrasons basée sur le développement d’agents de contraste améliorés.
L’échographie est devenue un outil essentiel dans les soins de santé modernes, car elle peut fournir aux médecins des images diagnostiques détaillées de manière sûre et non invasive. La technologie fonctionne en envoyant des ondes sonores à haute fréquence à partir d’un transducteur et en écoutant les échos créés à l’interface entre les tissus de densités différentes.
En fonction du temps de retour des échos, l’ordinateur peut reconstruire l’image. Cependant, l’un des inconvénients majeurs de l’échographie est sa faible résolution, ce qui signifie que des agents de contraste, comme des microbulles, sont utilisés pour les échocardiogrammes ou les scanners hépatiques. Une meilleure compréhension théorique de la physique de l’interaction entre les microbulles encapsulées, qui possèdent une coquille épaisse, et les ondes sonores est encore nécessaire pour créer de meilleurs agents de contraste.
Maintenant, des chercheurs de l’Université de Tsukuba ont dérivé de nouvelles équations non linéaires qui prennent en compte la compressibilité de la couche de coque pour étendre son applicabilité à plusieurs bulles. Les chercheurs ont choisi cette voie car les travaux antérieurs ne modélisaient pas les propriétés réalistes de la surface de la bulle. « Nous avons modélisé la coque comme un objet viscoélastique, ce qui s’est avéré être un facteur important dans l’analyse », a déclaré l’auteur, le professeur Tetsuya Kanagawa.
La compressibilité mesure le changement relatif de volume de fluide ou de solide en réponse à une augmentation ou une diminution de la pression. D’autres projets de recherche ont eu tendance à se concentrer sur les déformations de l’intérieur de la bulle, tout en négligeant la bulle elle-même. Les chercheurs ont découvert que l’effet de l’inclusion de la coque dans les calculs entraînait une augmentation du coefficient d’atténuation (dissipation).
« Notre travail aide à ouvrir la voie à de futurs raffinements de la théorie de l’atténuation du son dans les liquides », déclare le professeur Kanagawa. Les microbulles étudiées dans ce projet pourraient également être converties à des fins thérapeutiques, telles que l’administration ciblée de médicaments. Dans ce cas, les ondes sonores pourraient faire éclater les bulles à des moments ou à des endroits précis du corps, libérant ainsi le médicament.
L’ouvrage est publié dans Physique des Fluides.
Plus d’information:
Tetsuya Kanagawa et al, Théorie acoustique non linéaire sur un liquide en écoulement contenant plusieurs microbulles recouvertes d’une coque viscoélastique compressible : cas de basse et haute fréquence, Physique des Fluides (2022). DOI : 10.1063/5.0101219